مدلی مناسب برای اهداف تحقیقاتی، صنعتی و نظامی
پرورش ربات ماهی در دانشگاه شریف
پژوهشگران دانشگاه صنعتی شریف پس از هفت سال تلاش، ربات ماهی ساختند که حرکات موجودات زنده را تقلید می‌کند و می‌تواند مدل مناسبی برای اهداف تحقیقاتی، صنعتی و نظامی باشد.
آفتاب‌‌نیوز : آفتاب: محمدعلی عباسپور، از همکاران پروژه ساخت ربات ماهی در این باره گفت: این ربات ماهی شنای خود را از تلفیق شیوه‌های حرکت ماهی تن و کوسه ماهی یاد گرفته است.
وی درباره این شیوه حرکت زیر آب اظهار کرد: سیستم رانش ماهی‌ها را می‌توان به صورت عبور یک موج پیوسته و تکرارشونده از بدن آن‌ها تصور کرد که به سیستم رانش موجی شکل مشهور است. از مزیت‌های رانش موجی شکل، می‌توان به کاهش نیروی مقاومت آب در برابر جسم و کمک کردن این نیرو به کاهش توان مصرفی در شرایط حرکت با سرعت بالاتر اشاره کرد. این سیستم رانش همچنین از مهم‌ترین معایب سیستم‌های رانش معمول مثل پروانه که تولید سر و صدا می‌کنند، مبراست.
به گفته این محقق، نوع اسکلت ربات ماهی ساخته‌شده و مکانیزم تولید حرکات در این ربات نسبت به ربات‌های دیگر در نوع خود بدیع است. همچنین مکانیزم حرکت که با کنترل رفتاری موجود زنده و کاوش در فیلم‌های گرفته‌شده از ماهی‌ها، در حال شنا کردن طراحی شده است، با حرکات ماهی‌های زنده مطابقت خوبی دارد.
همچنین محمد اسدیان قه‌فرخی که پایان‌نامه دکترای خود را در همین راستا و در زمینه مطالعه تجربی هیدرودینامیک ماهیان زنده به انجام رسانده است، درباره چالش‌های مطالعات خود اظهار کرد: الهام گیری از موجود زنده در این ربات و پیچیدگی‌های رفتاری این موجودات، تقلید حرکات و نوسانات واقعی بدن ماهی در ربات آن کاری بسیار سختی است. همچنین، تست‌های آزمایشگاهی برای بررسی حرکات آن‌ها، بسیار پیچیده و زمان‌بر است. زیرا کنترل این موجودات و همچنین فراهم کردن شرایط واقعی آن‌ها در محیط طبیعی، در محیط محدود آزمایشگاه بسیار دشوار است.
وی افزود: بنابراین، کارها به سمت تخمین پارامترها با استفاده از بهترین حالت و نزدیک‌ترین شرایط می‌رود که باعث ورود خطاهایی در نمونه ربات آن نسبت به حالت حقیقی این موجودات می‌شود. همچنین تامین تجهیزات خاص همچون دوربین پر سرعت و لیزر توان بالا و ... با شرایط تحریم‌ها و هزینه‌های بالا از معضلات این پروژه بوده است.
محمدمهدی ارمنده‌ای از دیگر همکاران این پروژه درباره توانمندی‌های کسب‌شده در این مدت تصریح کرد: ما در خلال این پروژه تا کنون به دانش حرکتی ماهی‌ها و تنوع این حرکات دست پیدا کرده‌ایم، علاوه بر این مکانیزم‌های سیستم رانش ویژه ماهی‌ها و حالت‌های ویژه حرکت مستقیم الخط و مانور و حالت‌های بهینه حرکتی را شناخته‌ایم. با استفاده از این دانش‌ها برای نمونه فعلی قابلیت حرکت موجی شکل و مانور ربات ماهی را تعریف کرده‌ایم و در ادامه این پروژه قابلیت‌های کاربردی دیگر مثل مأموریت‌های این ربات را برنامه‌ریزی خواهیم کرد.
وی افزود: در حال حاضر معمولاً وسایل نقلیه کنترل از راه دور زیردریایی، مأموریت‌های نظامی و بازرگانی، اقیانوس‌شناسی، بازرسی و تعمیر سازه‌های زیر آب، بازرسی و کشف آلودگی ناشی از نشت مواد شیمیایی و نقشه‌برداری از بستر دریا و ... را انجام می‌دهند که نیروی رانش آن‌ها به وسیله موتورهای الکتریکی و پروانه تأمین می‌شود. اما بازدهی پایین پروانه‌های با قطر کوچک، عدم سازگاری با محیط در مطالعات زیست‌محیطی و تأثیرات نامطلوب بر رفتار جانوران دریایی و حجم بالای بدنه این وسایل باعث بروز مشکلاتی در گشت زنی زیر دریا و تعادل آن‌ها می‌شود. مشکل دیگر این وسایل این است که به دلیل محدودیت در انرژی کسب‌شده از باتری‌ها، برای مدت زمان محدودی قابلیت ماندن زیر آب را دارند.
به گفته محسن ابراهیمی چم‌کاکایی، از همکاران پروژه ساخت ربات ماهی، برای حل این مشکلات دو راه وجود داشت؛ که یکی استفاده از منبع انرژی بیشتر و دیگری استفاده از سیستم رانشی کارآمد‌تر از سیستم معمول است، از آنجا که مورد اول برای زیردریایی‌های کوچک، مقرون به صرفه و ممکن به نظر نمی‌رسد، توجه‌مان به سمت پیدا کردن سیستم رانش کارآمد‌تر جلب شد.
ابراهیمی دراین‌باره گفت: ماهیان دارای توانایی قابل توجه در ساکن ماندن، چرخش و حرکت سریع در زیر آب هستند و این توانایی ناشی از شکل بدنشان است که برای شنا‌کردن در آب بسیار مناسب است، به همین دلیل ایده استفاده از سیستم رانشی شبیه به رانش ماهیان برای وسایل نقلیه مذکور و یا به طور کل زیردریایی‌ها شکل گرفت.
دکتر مجید عباسپور، سرپرست پروژه ساخت ربات ماهی درباره کاربردهای این ربات توضیح داد: این نوع رباتها می‌توانند برای اهداف تحقیقاتی مثل بررسی محیط زیست دریایی، اهداف صنعتی مثل بررسی تأسیسات زیر آب، اهداف نظامی و مواردی از این قبیل مورد استفاده قرار گیرد. در صنایع نظامی به علت ویژگی رادار گریزی، این ربات کاربرد وسیعی در انجام ماموریت‌های شناسایی و ... دارد. در مسائل محیط زیستی به علت تشابه رفتاری می‌توان از این ربات جهت بررسی شرایط زیست محیطی گونه‌های مختلف آبزیان استفاده کرد.
وی درباره دستاوردهای این پروژه افزود: بررسی هیدرودینامیکی جریان حول ماهیان یکی از موضوعاتی است که امروزه بسیار حائز اهمیت است. یکی از فواید این تحقیق، به دست آوردن مدل مناسبی از نیروی رانش و قابلیت مانور ماهی برای زیر دریایی‌ها و کشتی‌ها است.
وی درباره این شیوه حرکت زیر آب اظهار کرد: سیستم رانش ماهی‌ها را می‌توان به صورت عبور یک موج پیوسته و تکرارشونده از بدن آن‌ها تصور کرد که به سیستم رانش موجی شکل مشهور است. از مزیت‌های رانش موجی شکل، می‌توان به کاهش نیروی مقاومت آب در برابر جسم و کمک کردن این نیرو به کاهش توان مصرفی در شرایط حرکت با سرعت بالاتر اشاره کرد. این سیستم رانش همچنین از مهم‌ترین معایب سیستم‌های رانش معمول مثل پروانه که تولید سر و صدا می‌کنند، مبراست.
به گفته این محقق، نوع اسکلت ربات ماهی ساخته‌شده و مکانیزم تولید حرکات در این ربات نسبت به ربات‌های دیگر در نوع خود بدیع است. همچنین مکانیزم حرکت که با کنترل رفتاری موجود زنده و کاوش در فیلم‌های گرفته‌شده از ماهی‌ها، در حال شنا کردن طراحی شده است، با حرکات ماهی‌های زنده مطابقت خوبی دارد.
همچنین محمد اسدیان قه‌فرخی که پایان‌نامه دکترای خود را در همین راستا و در زمینه مطالعه تجربی هیدرودینامیک ماهیان زنده به انجام رسانده است، درباره چالش‌های مطالعات خود اظهار کرد: الهام گیری از موجود زنده در این ربات و پیچیدگی‌های رفتاری این موجودات، تقلید حرکات و نوسانات واقعی بدن ماهی در ربات آن کاری بسیار سختی است. همچنین، تست‌های آزمایشگاهی برای بررسی حرکات آن‌ها، بسیار پیچیده و زمان‌بر است. زیرا کنترل این موجودات و همچنین فراهم کردن شرایط واقعی آن‌ها در محیط طبیعی، در محیط محدود آزمایشگاه بسیار دشوار است.
وی افزود: بنابراین، کارها به سمت تخمین پارامترها با استفاده از بهترین حالت و نزدیک‌ترین شرایط می‌رود که باعث ورود خطاهایی در نمونه ربات آن نسبت به حالت حقیقی این موجودات می‌شود. همچنین تامین تجهیزات خاص همچون دوربین پر سرعت و لیزر توان بالا و ... با شرایط تحریم‌ها و هزینه‌های بالا از معضلات این پروژه بوده است.
محمدمهدی ارمنده‌ای از دیگر همکاران این پروژه درباره توانمندی‌های کسب‌شده در این مدت تصریح کرد: ما در خلال این پروژه تا کنون به دانش حرکتی ماهی‌ها و تنوع این حرکات دست پیدا کرده‌ایم، علاوه بر این مکانیزم‌های سیستم رانش ویژه ماهی‌ها و حالت‌های ویژه حرکت مستقیم الخط و مانور و حالت‌های بهینه حرکتی را شناخته‌ایم. با استفاده از این دانش‌ها برای نمونه فعلی قابلیت حرکت موجی شکل و مانور ربات ماهی را تعریف کرده‌ایم و در ادامه این پروژه قابلیت‌های کاربردی دیگر مثل مأموریت‌های این ربات را برنامه‌ریزی خواهیم کرد.
وی افزود: در حال حاضر معمولاً وسایل نقلیه کنترل از راه دور زیردریایی، مأموریت‌های نظامی و بازرگانی، اقیانوس‌شناسی، بازرسی و تعمیر سازه‌های زیر آب، بازرسی و کشف آلودگی ناشی از نشت مواد شیمیایی و نقشه‌برداری از بستر دریا و ... را انجام می‌دهند که نیروی رانش آن‌ها به وسیله موتورهای الکتریکی و پروانه تأمین می‌شود. اما بازدهی پایین پروانه‌های با قطر کوچک، عدم سازگاری با محیط در مطالعات زیست‌محیطی و تأثیرات نامطلوب بر رفتار جانوران دریایی و حجم بالای بدنه این وسایل باعث بروز مشکلاتی در گشت زنی زیر دریا و تعادل آن‌ها می‌شود. مشکل دیگر این وسایل این است که به دلیل محدودیت در انرژی کسب‌شده از باتری‌ها، برای مدت زمان محدودی قابلیت ماندن زیر آب را دارند.
به گفته محسن ابراهیمی چم‌کاکایی، از همکاران پروژه ساخت ربات ماهی، برای حل این مشکلات دو راه وجود داشت؛ که یکی استفاده از منبع انرژی بیشتر و دیگری استفاده از سیستم رانشی کارآمد‌تر از سیستم معمول است، از آنجا که مورد اول برای زیردریایی‌های کوچک، مقرون به صرفه و ممکن به نظر نمی‌رسد، توجه‌مان به سمت پیدا کردن سیستم رانش کارآمد‌تر جلب شد.
ابراهیمی دراین‌باره گفت: ماهیان دارای توانایی قابل توجه در ساکن ماندن، چرخش و حرکت سریع در زیر آب هستند و این توانایی ناشی از شکل بدنشان است که برای شنا‌کردن در آب بسیار مناسب است، به همین دلیل ایده استفاده از سیستم رانشی شبیه به رانش ماهیان برای وسایل نقلیه مذکور و یا به طور کل زیردریایی‌ها شکل گرفت.
دکتر مجید عباسپور، سرپرست پروژه ساخت ربات ماهی درباره کاربردهای این ربات توضیح داد: این نوع رباتها می‌توانند برای اهداف تحقیقاتی مثل بررسی محیط زیست دریایی، اهداف صنعتی مثل بررسی تأسیسات زیر آب، اهداف نظامی و مواردی از این قبیل مورد استفاده قرار گیرد. در صنایع نظامی به علت ویژگی رادار گریزی، این ربات کاربرد وسیعی در انجام ماموریت‌های شناسایی و ... دارد. در مسائل محیط زیستی به علت تشابه رفتاری می‌توان از این ربات جهت بررسی شرایط زیست محیطی گونه‌های مختلف آبزیان استفاده کرد.
وی درباره دستاوردهای این پروژه افزود: بررسی هیدرودینامیکی جریان حول ماهیان یکی از موضوعاتی است که امروزه بسیار حائز اهمیت است. یکی از فواید این تحقیق، به دست آوردن مدل مناسبی از نیروی رانش و قابلیت مانور ماهی برای زیر دریایی‌ها و کشتی‌ها است.
گزارش خطا
ارسال به دوستان
نسخه چاپی
ذخیره عضویت در خبرنامه 
پربحث ترین عناوین
پرطرفدار ترین عناوین
لینک های مفید